بررسی کامل انواع سازه نگهبان در گودبرداری

آخرین بروزرسانی: 4 اسفند 1402
بررسی کامل انواع سازه نگهبان در گودبرداری

بررسی کامل انواع سازه نگهبان در گودبرداری

مقدمه

آیا با انواع سازه نگهبان و کاربرد آن در ساختمان‌سازی آشنایی دارید؟ از سازه نگهبان در مواقعی که گودبرداری در زمین‌های محدود صورت می‌گیرد و سطح گود پایین‌تر از سطح زمین ساختمان همسایه در نظر گرفته می‌شود، برای مقاوم‌سازی گود و جلوگیری از رانش خاک استفاده می‌شود.

در واقع می‌توان این‌گونه بیان کرد که سازه نگهبان روشی مطمئن برای ایمن‌سازی دیوارهای گود و حفظ جان افراد داخل آن است. با استفاده از این سازه جداره‌های گود پایدار می‌شود و شرایط ایمن برای اجرای پروژه و شروع کار کارگران فراهم می‌گردد.

اصولاً در اکثر پروژه‌های ساخت‌وساز، زمین به‌گونه‌ای گودبرداری می‌شود که دیوارهای گود قائم باشند. فشارهایی که بر دیوار گود وارد می‌شوند در اثر رانش خاک و سرباره‌های ناشی از ساختمان همسایه، معابر مجاور و یا خاک لبه گود هستند و باید از سازه‌های نگهبان برای ممانعت از خطرات احتمالی حاصل از ریزش خاک استفاده گردد.

گودبرداری، روش‌های اجرای سازه نگهبان و نکات مهم مرتبط با آن باید تحت نظارت مهندسین اجرایی صورت گیرد و تمام عوامل مؤثر بر آن‌ها بررسی و ارزیابی شوند.

1. سازه نگهبان چیست؟

برای مهارکردن دیوارهای مجاور بنا و همچنین نگه‌داشتن خاک در زیر آن، از روش‌هایی به نام سازه نگهبان (برای ایمن کردن عملیات گودبرداری) استفاده می‌شود که در انواع مختلفی می‌توان آنها را طراحی و اجرا کرد. لازم به ذکر است که هزینه نهایی این سازه‌ها به قیمت امروز میل‌گرد و دیگر مقاطع فولادی مورداستفاده در این سازه‌ها بستگی دارد. هر کدام از این روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند که در ادامه به طور مفصل راجع‌به آنها صحبت می‌کنیم.

در واقع هنگامی بنا استحکام دارد که خاک زیر آن ثابت باشد؛ اگر خاک در زیر سازه حرکت کند، احتمال ریزش ساختمان وجود دارد. در حالت عادی و قبل از عملیات گودبرداری، فشار جانبی خاک، نرمال و متعادل است، اما پس از گود‌برداری تغییر وضعیت تنش، باعث افزایش فشار جانبی خاک و زیادشدن احتمال شکست و ریزش خاک می‌شود؛ بنابراین در صورت عدم انجام اقدامات مناسب، ممکن است پیامدهای ضایع بار و جبران‌ناپذیری به دنبال داشته باشد. بهترین کار در این زمان، اجرای سازه جانبی است.

سازه‌های نگهبان به المان‌های دائمی یا موقتی (Retaining Structure) گفته می‌شود که باعث پایدارسازی خاک‌ها یا سنگ حول مکان گودبرداری می‌شوند.

اجرای این سازه‌ها از اقدامات مهم در طی ساخت انواع ساختمان‌ها، سدها، پل‌ها و تونل‌ها به‌حساب می‌آیند؛ بنابراین این بناها می‌توانند بخشی از سازه اصلی یا قسمتی فرعی و جدا از بنای اصلی باشند.

در برخی از پروژه‌ها، برای کاهش هزینه‌ها، از مرحله اجرای سازه جانبی به‌راحتی عبور می‌کنند (این‌گونه اعلام می‌کنند که خاک به‌اندازه کافی پایدار است و نیازی به هیچ‌گونه سازه فرعی ندارد). این در حالی است که هر عقل سلیمی می‌داند که رفتار خاک غیرقابل‌پیش‌بینی است و برای ایمنی ساختمان و افراد حاضر در محل کار (چه داخل، چه خارج از مکان گود‌برداری) و همچنین ساختمان‌های اطراف محل آن، باید المان‌هایی تحت عنوان سازه نگهبان استفاده شوند.

گودبرداری چیست؟

گودبرداری چیست؟

2. گودبرداری چیست؟

به پروسه حفرکردن، برداشت و ایجاد گودال درون زمین، گودبرداری (Excavation) می‌گویند. اما درواقع این عملیات به چه منظوری انجام می‌شود؟ این کار برای حفر شالوده برای فونداسیون بنا، آماده‌سازی پی سد، آماده‌سازی تکیه‌گاه پل، ساختن زیر زمین و مواردی دیگر انجام می‌شود.

ماشین‌آلات موردنیاز برای این فرایند باتوجه‌به نوع خاک آن محل تعیین می‌شوند (ماشین‌های سبک، سنگین، حفاری، مواد منفجره). این پروسه به چند نوع برداشت خاک سطحی، خاک زیر سطحی، سنگ، لجن و ترکیبی تقسیم می‌شود. این امر به جهت حاضر و آماده‌سازی محیط و ایجاد لایه‌ای ایمن برای اجرای بناهای گوناگون انجام می‌گیرد.

3. اهمیت و کاربرد سازه نگهبان

اگر سازه جانبی اجرا نشود، چه نتایجی به دنبال دارد؟ در این بخش به چند مورد از دلایل لزوم و اهمیت وجود این سازه‌ها می‌پردازیم:

  • پیشگیری از امکان ریزش یا نشست خاک
  • جلوگیری از آسیب‌دیدن افراد داخل و خارج گود
  • جلوگیری از تخریب ساختمان‌های اطراف بنا
  • پیشگیری از آسیب‌دیدن لوله‌کشی‌ها
  • جلوگیری از هزینه‌های بعدی
  • جلوگیری از رانش جاده به سطح‌های پایین‌تر

باتوجه‌به این موارد، سازه نگهبان کمک می‌کند تا در نهایت خطرات کمتری متوجه افراد حاضر در پروژه و کسانی شود که بعد از اتمام، از آن استفاده می‌کنند.

4. انواع سازه نگهبان

سازه‌های نگهبان به دو صورت دائمی و موقت (غیردائم) قابل‌اجرا هستند؛ در ادامه، انواع گوناگون آنها نام‌برده‌شده است و در بخش بعد به روش طراحی و اجرای مهم‌ترین انواع می‌پردازیم.

  • خرپایی
  • سپر گونه
  • شمع‌کوبی

درجا

پیش‌ساخته

  • سپرکوبی
  • مهاربندی

انکراژ

نیلینگ (میخ‌کوبی)

دوخت‌به‌پشت

  • مهار متقابل
  • دیوار حائل
  • دیوار دیافراگمی
  • شات‌کریت
  • دیوار مسلح
  • ترکیبی

5. روش اجرای سازه‌های نگهبان

در این قسمت در مورد چگونگی پیاده‌سازی چند نوع مهم و پرکاربرد سازه‌های جانبی صحبت می‌کنیم و آنها را با جزئیات کامل شرح می‌دهیم.

سازه نگهبان خرپایی

سازه نگهبان خرپایی

1.5. سازه نگهبان خرپایی

یکی از معمول‌ترین روش‌های اجرا، شیوه خرپایی است که در گودبرداری‌های کم‌عمق استفاده می‌شود. در این متد برای خاک‌برداری و تکمیل سازه جانبی و پر کردن پشت آن از روش مرحله‌به‌مرحله و با مصالح مناسب برای این کار استفاده می‌کنند.

سازه خرپایی به‌هیچ‌عنوان نباید با خاک فاصله داشته باشد؛ زیرا حتی اگر ذره‌ای فاصله در این میان باشد، هیچ‌گونه فایده‌ای ندارد؛ چراکه در صورت بارندگی و اشباع شدن خاک، این سازه جانبی عملکرد مناسبی ندارد و تأثیری نیز در پایدارسازی گود ندارد. اما سازه خرپایی چگونه اجرا می‌شود؟

برای اجرای این نوع سازه در اولین مرحله باید چاهک‌هایی را در لبه‌های کناری بنا، حفر کرد. در مرحله بعد، سبد از قبل آرماتوربندی شده‌ای را در انتهای چاهک‌ها می‌گذارند. بعد از آن نیز عضو عمودی خرپا که جنس آن بیشتر اوقات از پروفیل دوبل IPE است، را در چاهک می‌گذارند.

در این مرحله برای اینکه این عضو عمودی بهتر در جای خود ثابت شود، چند ردیف برشگیر (از جنس نبشی یا ناودانی) را در انتهای آن جوش می‌دهند.

بعد از طی مراحل بالا باید دیواره چاهک‌ها را با پلاستیک بپوشانید تا خاک با بتن تماس پیدا نکند. در نهایت برای تکمیل سازه خرپایی، نوبت به مرحله بتن‌ریزی با استفاده از لوله ترمی می‌رسد. نکته مهم در این نوع سازه جانبی این است که عضو عمودی باید در تماس مستقیم با سازه مجاور باشد.

بعد از اینکه تراز مدنظر حاصل شد، برای متصل‌کردن عضو مایل، فونداسیون جداگانه‌ای را حفر، آرماتوربندی و بتن‌ریزی می‌کنند و در آخرین مرحله نیز بعد از گیرش بتن فونداسیون مذکور، عضو مایل را به صفحه‌ستون و همچنین به عضو عمودی جوش می‌دهند.

1.1.5. معایب و مزایای سازه نگهبان خرپایی

مزایای سازه نگهبان خرپایی عبارت‌اند از:
1. مناسب برای اکثر گودهای واقع در مناطق شهری: سازه نگهبان خرپایی به دلیل انعطاف‌پذیری و قابلیت تطبیق با شرایط محیطی، مناسب برای گودهایی است که در مناطق شهری و با محدودیت‌های فضایی قرار دارند.

  1. انعطاف‌پذیری بالا در اجرا: سازه نگهبان خرپایی قابلیت تنظیم و تطبیق با ابعاد و شرایط خاص گود را داراست. این انعطاف‌پذیری باعث سهولت در اجرا و انجام تغییرات مورد نیاز می‌شود.
  2. امکان استفاده مجدد از خرپاها: سازه نگهبان خرپایی قابلیت استفاده مجدد دارد. پس از اتمام پروژه و نیازی به سازه نگهبان، خرپاها قابل جمع‌آوری و استفاده در پروژه‌های دیگر می‌باشند، که این امر می‌تواند هزینه‌های مربوط به سازه نگهبان را کاهش دهد.
  3. سادگی و عدم نیاز به دستگاه‌های مخصوص: سازه نگهبان خرپایی با استفاده از المان‌های فولادی ساده و قطعات استاندارد ساخته می‌شود. این روش نیاز به دستگاه‌های خاص و پیچیده را کاهش داده و فرایند اجرا را ساده‌تر می‌کند.

معایب سازه نگهبان خرپایی عبارت‌اند از:

  1. سرعت کمتر نسبت به روش‌های جدید: نسبت به روش‌های جدیدتر اجرای سازه نگهبان، سازه نگهبان خرپایی ممکن است زمان بیشتری برای اجرا نیاز داشته باشد. اما با در نظر گرفتن سادگی اجرا و تنظیمات مورد نیاز، این تفاوت زمانی قابل قبول است.
  2. اشغال فضای گود توسط خرپاها: سازه نگهبان خرپایی برای تقویت دیواره‌های گود نیاز به حضور خرپاها دارد. این خرپاها ممکن است فضای بیشتری از گود را اشغال کنند و برخی از امکانات دیگر را محدود کنند.
سازه نگهبان مهار متقابل

سازه نگهبان مهار متقابل

2.5. سازه نگهبان مهار متقابل

مهار متقابل (Reciprocal Support یا Braced Cut Support) یک روش ساده و مؤثر در اجرای سازه نگهبان برای گودهای کم عرض است. این روش با استفاده از المان‌های فولادی با شکل هندسی خاص، دیواره‌های گود را تقویت و به آنها استحکام می‌بخشد. المان‌ها از طریق ایجاد اتصالات جوشی یا پیچی به هم متصل می‌شوند و بارهای افقی و عمودی را به صورت متقابل تحمل می‌کنند. این روش ترکیبی از روش سپرکوبی و خرپا است و در گودهای کوچک و محدود فضا بسیار مناسب است. برای اجرای سازه نگهبان به روش مهار متقابل در حفر چاهک‌ها در دو طرف گودبرداری انجام می‌شود. سپس پروفیل‌های فولادی H یا I شکل در داخل چاهک‌ها قرار می‌گیرند و انتهای بالایی آنها توسط تیر یا خرپا به هم متصل می‌شود. سپس عملیات گودبرداری آغاز می‌شود و در صورت نیاز، مهار متقابل در نقاط دیگر پروفیل‌های قائم انجام می‌شود. در صورت ریزش خاک، از الوارهای چوبی یا سایر المان‌های مناسب استفاده می‌شود. مهار متقابل باید در جهت عمود بر تیر یا خرپاها نیز به صورت مناسب اجرا شود.

1.2.5. معایب و مزایای مهار متقابل

مزایای مهار متقابل عبارت‌اند از:

  1. سرعت بالا، هزینه پایین و فضای مورد نیاز کم: روش مهار متقابل اجرای سریعتری نسبت به روش‌های دیگر دارد. همچنین، نیاز به فضای کمتری برای اجرا دارد که باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود.
  2. عملکرد مناسب در اجرای کانال‌ها: مهار متقابل به خوبی برای اجرای کانال‌ها و سازه‌هایی با فرم‌های پیچیده و متغیر مناسب است.
  3. موقتی بودن المان‌ها و امکان استفاده مجدد: المان‌های استفاده شده در مهار متقابل معمولاً موقتی هستند و پس از اتمام کار، می‌توان آن‌ها را جمع آوری و در گودبرداری‌های دیگر استفاده کرد.
  4. اجرای پیوسته عملیات: با استفاده از مهار متقابل، اجرای پیوسته عملیات حفاری، نصب المان‌ها و پر کردن فضای پشتی امکان‌پذیر است، که زمان و هزینه را کاهش می‌دهد.
  5. عدم تأثیر ریزش‌های موضعی: در مهار متقابل، ریزش‌های موضعی در گودبرداری به تمام فرآیندها تأثیر نمی‌گذارد و استحکام سازه حفظ می‌شود.

معایب مهار متقابل عبارت‌اند از:

  1. محدودیت در گودبرداری طولانی و عمیق: در گودبرداری‌های با طول بیش از 10 متر و عمق زیاد، ممکن است مهاربندی‌های عرضی یا طولی دشوار شوند و نیاز به روش‌های دیگر وجود داشته باشد.
  2. نیاز به استفاده از المان‌های بیشتر در خاک‌های سست: در خاک‌های سست و ضعیف، برای تضمین پایداری سازه، نیاز به استفاده از تعداد بیشتری از المان‌ها و مهاربندها ممکن است وجود داشته باشد. این موضوع می‌تواند هزینه و زمان اجرا را افزایش دهد.
سازه نگهبان نیلینگ (میخ‌کوبی / میخ‌گذاری)

سازه نگهبان نیلینگ (میخ‌کوبی / میخ‌گذاری)

3.5. سازه نگهبان نیلینگ (میخ‌کوبی / میخ‌گذاری)

پایه این روش، مسلح‌کردن خاک به‌وسیله المان‌های فولادی است و به روش میخکوبی نیز معروف است. برای آشنایی بیشتر می‌توانید مطلب «میخکوبی خاک با میل‌گرد چگونه انجام می‌شود؟» را مطالعه کنید. اولین کاری که در این شیوه انجام می‌شود، خاک‌برداری مرحله‌به‌مرحله تا عمق پایداری است. (عمق پایداری باتوجه‌به نوع خاک و چند فاکتور دیگر تعیین می‌شود و بین 2 تا 4 متر است.) بعد از این کار نوبت به ساختن سوراخ‌های افقی و مایل با شیبی نزدیک به 10-15 درصد و قطری برابر با 10-15 سانتی‌متر به فاصله یک تا دو متری در سطح گود می‌رسد. این کار را با استفاده از ماشین خفاری دریل واگن انجام می‌دهند.

در ادامه کار، میل‌گردهای فولادی از گرید A3 با قطر 32-40 یا 28 میلی‌متری را با طول‌های مشخص کار می‌گذارند و انتهای آنها را رزوه (قسمت مارپیچ و یک‌نواخت اطراف پیچ) می‌کنند. بعد از این‌که اسپیسرها را به منظور نصب میخ در سوراخ نصب کردند، لوله‌های تزریق با جنس PVC را نیز نصب کرده و نیل‌ها را در سوراخ می‌گذارند. به‌طور‌معمول 2 لوله تزریق را روی نیل‌ها نصب می‌کنند.

1.3.5. معایب و مزایای سازه نگهبان نیلینگ

مزایای میخ‌کوبی (نیلینگ) عبارت‌اند از:

  1. مناسب برای فضاهای محدود: روش میخ‌کوبی مناسب برای اجرا در فضاهای محدود با دسترسی دشوار است. این روش امکان اجرا در محیط‌های بسته و محدود را فراهم می‌کند.
  2. مصالح مورد نیاز کم: برای اجرای میخ‌کوبی، نیاز به مصالح کمتری نسبت به روش‌های دیگر مانند بتن ریزی دیواره دارد. این موضوع می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد.
  3. کم بودن آلودگی صوتی و زیست‌محیطی: در فرآیند میخ‌کوبی، آلودگی صوتی و اثرات مخرب زیست‌محیطی کمتری نسبت به روش‌های دیگر ایجاد می‌شود. این روش به طور کلی به عنوان یک روش پایدار تلقی می‌شود.
  4. انعطاف‌پذیری و سرعت اجرا بالا: میخ‌کوبی اجرای سریعتری نسبت به برخی روش‌های دیگر دارد. علاوه بر این، این روش انعطاف‌پذیری بالایی در انتخاب ارتفاع دیواره فراهم می‌کند.
  5. صرفه‌جویی در هزینه، زمان و نیروی کار: استفاده از میخ‌کوبی می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌ها، زمان و نیروی کار شود. اجرای سریعتر و استفاده کمتر از مصالح به کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند.

معایب میخ‌کوبی عبارت‌اند از:

  1. نامناسب برای زمین‌های با سطح آب زیرزمینی بالا: در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالا است، ممکن است میخ‌کوبی مناسب نباشد و نیاز به روش‌های دیگری باشد.
  2. کاربری کوتاه مدت و غیردائمی در خاک‌های حساس و متورم: در برخی خاک‌های حساس و متورم، میخ‌کوبی به عنوان روشی موقتی و کوتاه مدت در نظر گرفته می‌شود و نیاز به روش‌های دیگر برای پایدارسازی بیشتر است.
  3. احتمال خوردگی میخ‌های فلزی: در صورت عدم استفاده از مواد مقاوم، ممکن است میخ‌های فلزی در معرض خوردگی قرار بگیرند و کاهش استحکام را تجربه کنند.
  4. نیاز به نیروی کار متخصص و ماهر: برای اجرای میخ‌کوبی، نیاز به نیروی کار متخصص و ماهر است که توانایی انجام عملیات حفاری و نصب میخ‌ها را داشته باشند. این می‌تواند هزینه نیروی کار را افزایش دهد.
سازه نگهبان انکراژ

سازه نگهبان انکراژ

4.5. سازه نگهبان انکراژ

“انکر” یا میل‌مهار، المان‌هایی هستند که برای نگهداری و محدودیت ساختمان‌ها و سازه‌های مهندسی استفاده می‌شوند. این روش را با عنوان‌های دوخت به پشت، استرند و میل‌مهار هم می‌شناسند و یکی از مؤثرترین و کارآمدترین سازه‌های نگهبان برای پایدارسازی گودهای عمیق است. روش اجرای انکراژ شباهت بسیار زیادی به روش نیلینگ یا همان میخ‌کوبی دارد. برای اجرای این روش از وسایلی مانند غلاف، اسپیسر، لوله تزریق گروت، سنترالایزر، سر انکر و کابل استرند یا میله‌های فولادی استفاده می‌کنند. روش اجرای سازه نگهبان گودبرداری با استفاده از این المان‌ها به‌عنوان “انکراژ” یا مهاربندی شناخته می‌شود. میل‌مهار با ابعاد متنوع تا حداکثر 70 متر و ظرفیت‌های مختلف تا حداکثر 3000 کیلونیوتن ساخته می‌شود. اجرای انکراژ به‌صورت زیر انجام می‌شود:
1. حفر چاه یا گمانه در حاشیه گودبرداری با عمق موردنیاز.
2. قراردادن پروفیل‌های H یا I شکل در عمق گودبرداری به همراه رقوم کف گود برای تأمین گیرداری و مهار کافی
3. آرماتوربندی شمع انتهای تحتانی و بتن‌ریزی آن برای تأمین مهار پروفیل‌ها در شمع و خاک
4. شروع عملیات گودبرداری به‌صورت مرحله‌ای
5. حفر چاه‌های مایل در بدنه گودبرداری پس از هر مرحله به عمق و قطر مشخص
6. میل‌گردگذاری و بتن‌ریزی چاه‌های مایل برای جلوگیری از ریزش خاک دیواره
7. قراردادن قطعات بتن پیش‌ساخته بین پروفیل‌های قائم و اتصال آن‌ها به میل‌گرد انتظار و پروفیل‌های قائم
8. درگیرکردن میل‌گردها با قطعات بتن توسط مهره و صفحات سوراخ‌دار تکیه‌گاهی
9. تکرار مراحل بالا برای هر مرحله از گودبرداری

1.4.5. معایب و مزایای سازه نگهبان انکراژ

مزایای روش مهاربندی (انکراژ) عبارت‌اند از:

  1. بهبود مشخصات مکانیکی: استفاده از انکراژ می‌تواند باعث بهبود مقاومت و استحکام سازه شود و رانش خاک را کاهش دهد. این روش باعث تثبیت و مهار خاک و سازه می‌شود.
  2. بهره‌برداری از فضای کم: روش مهاربندی با استفاده از انکرها، فضای کمی در داخل گودبرداری اشغال می‌کند و اجازه می‌دهد بیشتر از فضای موجود استفاده شود.
  3. استفاده از خاک موجود: در این روش، خاک موجود در محیط گودبرداری به عنوان بستر و مهارگر دیواره‌ها استفاده می‌شود، که می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد.

معایب روش مهاربندی (انکراژ) عبارت‌اند از:

  1. محدودیت‌های مکانی: استفاده از این روش در نزدیکی ساختمان‌ها، تاسیسات و معابر شهری ممکن است محدودیت‌هایی مانند نیاز به حفاظت از خاک مجاور دیواره گود را به همراه داشته باشد.
  2. زمان‌بر بودن: اجرای روش مهاربندی ممکن است در پروژه‌های کوچک به دلیل فرآیند مرحله‌ای زمان‌بر باشد و طولانی‌تر از روش‌های سریعتری باشد.
  3. عدم اقتصادی بودن در پروژه‌های کوچک: استفاده از انکراژ در پروژه‌های کوچک ممکن است اقتصادی نباشد و نیاز به هزینه‌های بیشتری داشته باشد.
  4. نیاز به تجهیزات خاص: اجرای روش مهاربندی نیازمند تجهیزات خاصی مانند تجهیزات حفر، تزریق، حمل پنل و غیره است که ممکن است هزینه و زمان بیشتری را مستلزم کند.
  5. نیاز به نیروی کار ماهر: اجرای روش مهاربندی نیازمند نیروی کار ماهر و تخصصی است که ممکن است در برخی موارد دشواری‌هایی را ایجاد کند.
سازه نگهبان شمع درجا

سازه نگهبان شمع درجا

5.5. سازه نگهبان شمع درجا

یکی از روش‌های کارآمد و معروف برای افزایش پایداری دیواره گودبرداری، استفاده از شمع‌های بتنی است که در انواع خاک‌های نرم و سخت پیاده‌سازی می‌شود. در این متد ابتدا چاه‌هایی را با قطر 80 تا 100 سانتی‌متر به‌وسیله ماشین‌آلات حفاری یا مقنی حفر می‌کنند. در خاک‌های سست برای اینکه جلوی ریزش شمع‌ها از غلاف فلزی (کیسینگ) را بگیرند، از کول‌های بتنی یا تزریق گل بنتونت (نوعی خاک برای شمع‌زنی ساختمان) استفاده می‌کنند.

بعد از نصب اسپیسر روی شبکه آرماتورها، شمع‌ها را که به‌وسیله خاموت‌های دور پیچ و میل‌گردهای طولی بسته شده‌اند، با جرثقیل در چاه می‌گذارند. اگر وزن قفس آرماتورها زیاد باشد، احتمال دارد که بعد از بلندکردن توسط جرثقیل، شمع‌های مذکور ریزش پیدا کنند. به همین دلیل، بسیار مهم است که حتماً در زمان آرماتوربندی میل‌گردها را با سیم مفتولی محکم به هم وصل کنند.

حالا نوبت به بتن‌ریزی با استفاده از لوله ترمی فرامی‌رسد و شمع‌های بعدی نیز در فاصله‌های 1-2 متری با همین روش اجرا می‌شوند. دقت کنید که فاصله محور به محور شمع‌های اجرا شده، نباید بیشتر از دوبرابر قطر شمع‌ها شود.

شمع درجا یا Bored Pile یکی از روش‌های متداول برای پایدارسازی گود و ساخت فونداسیون ساختمان‌ها است. این روش برای پایدارسازی خاک‌های چسبنده با استفاده از شمع‌های اصطکاکی و نزدیکی به ساختمان‌های دیگر استفاده می‌شود. شمع‌های مورداستفاده می‌توانند از جنس فولاد، بتن یا چوب باشند. استفاده از این روش در نواحی شهری حساس به لرزش، ساختمان‌های با ارتفاع سقف محدود، مناطق با احتمال بالاآمدگی پایین و گودبرداری با ارتفاع متغیر مناسب است.

در روش شمع‌کوبی، بارهای سازه توسط شمع‌های ثابت به لایه‌های مقاوم زمین انتقال داده می‌شوند و این شمع‌ها فشار جانبی خاک را مانند تیر یک‌سر گیردار تحمل می‌کنند. در شمع‌کوبی می‌توان از روش‌های درجا و پیش‌ساخته برای اجرا استفاده کرد. اجرای شمع‌های درجا شامل حفاری زمین و خارج‌کردن خاک یا سنگ برای جای‌گذاری شمع‌ها است.

این عملیات ممکن است شامل قراردادن قفسه آرماتور و بتن‌ریزی نیز باشد. ارتفاع حفاری برابر با عمق گود به‌علاوه طول گیرداری است. عموماً طول گیرداری انتهای شمع حدود 0.3 برابر عمق گود در نظر گرفته می‌شود. بعد از اتمام عملیات شمع‌کوبی، عملیات گودبرداری شروع خواهد شد. در صورت نیاز، شمع‌ها باید در امتداد دیواره گود مهار شوند تا استحکام و پایداری بیشتری به گود و سازه بدهند.

1.5.5. معایب و مزایای سازه نگهبان شمع‌کوبی

مزایای شمع‌کوبی عبارت‌اند از:

  1. سرعت اجرا: روش شمع‌کوبی اجرای سریعی دارد و به طور کلی سریع‌تر از برخی روش‌های دیگر است.
  2. عدم دست و پا گیری: اجرای شمع‌کوبی به صورت غیرمستقیم انجام می‌شود، بنابراین عملیات دست و پا گیری نیاز ندارد و می‌تواند بدون مشکلاتی انجام شود.
  3. هزینه پایین در حجم بالا: استفاده از شمع‌کوبی در حجم بالا می‌تواند به صرفه اقتصادی بیشتری داشته باشد و هزینه‌های ساخت را کاهش دهد.
  4. امکان استفاده به عنوان سازه نگهبان دائم: شمع‌کوبی می‌تواند به عنوان سازه نگهبان دائم برای پایدارسازی ساختمان استفاده شود و به عنوان یک سازه دوگانه عمل کند.
  5. امکان استفاده به عنوان سازه نگهبان موقت و استفاده مجدد: در برخی موارد، شمع‌کوبی می‌تواند به عنوان سازه نگهبان موقت استفاده شده و پس از اتمام پروژه، قابل استفاده مجدد باشد.
  6. محدودیت عمق: شمع‌کوبی به خوبی برای اعماق تا 5 متر مناسب است.

معایب شمع‌کوبی همچنین عبارت‌اند از:

  1. افزایش تعداد و مقطع شمع: در عمق‌های بیشتر، تعداد و مقطع شمع‌ها برای تحمل بارها افزایش می‌یابد که ممکن است هزینه و زمان بیشتری را مستلزم کند.
  2. عدم استفاده از شمع‌های پیش‌ساخته: در پروژه‌های شهری، استفاده از شمع‌های پیش‌ساخته به دلیل محدودیت‌ها و مشکلات ممکن است محدود شود.
سازه جانبی سپرکوبی

سازه جانبی سپرکوبی

6.5. سازه جانبی سپرکوبی

در این شیوه، اول سپرهایی را در اطراف گود می‌کوبند و بعد خاک‌برداری شروع می‌شود. وقتی‌که خاک‌برداری تا عمق مناسبی انجام شد، تیرهای پشت‌بند افقی در کمرکش سپرها و روی آنها نصب می‌شوند. حالا نوبت به وصل المان‌های فشاری قائم به پشت‌بندهای افقی و در جهت عمود بر صفحه سپرها می‌رسد. جنس این سپرها، پشت‌بندها و المان‌های فشاری در خاک‌های غیر سست و با عرض کم از نوع چوبی و در عرض‌های زیاد و خاک‌های سست، از نوع فلزی است.

برای کوبیدن صفحات فلزی (sheet pile) در داخل خاک و دیواره گود، از چکش پنوماتیک و با متد لرزش استفاده می‌شود؛ سپس آنها را به هم وصل کرده و یک دیواره پیوسته تشکیل می‌دهند.

یکی از دلایل محبوبیت روش سپرکوبی، آسان بودن کوبیدن و در نهایت درآوردن آنها پس از عملیات گودبرداری است. ضمناً در این روش می‌توان برای پروژه‌های دیگر نیز از این وسایل استفاده کرد. نکته بعدی، نیاز کمتر به المان‌های افقی و مایل است و به همین دلیل فضای کمتری درون گود اشغال می‌شود و محدودیت فضای درون گود در این روش وجود ندارد.

البته در کنار مزایای فوق‌العاده این روش، استفاده از آن در محیط‌های شهری به‌خاطر ایجاد لرزش و همچنین سروصدای زیاد ناشی از کوبیدن سپرها با محدودیت‌هایی همراه است. یک عیب دیگر متد فوق این است که به‌سختی می‌توان در زمین‌های سنگی یا خاک‌های با تراکم بالا، این سپرهای فلزی را کوبید.

1.6.5. معایب و مزایای سازه نگهبان جانبی سپرکوبی

مزایای سپرکوبی عبارت‌اند از:

  1. سرعت اجرا: به دلیل سبک بودن پروفیل‌ها، سپرکوبی سرعت اجرای بالایی دارد.
  2. ایمنی: سپرکوبی به عنوان یک روش استاندارد و معمول در صنعت ساخت و ساز، ایمنی مناسبی را فراهم می‌کند.
  3. انعطاف‌پذیری طراحی: سپرکوبی امکان طراحی انعطاف‌پذیر در طول‌های مختلف را به مهندسان و طراحان می‌دهد.
  4. قابلیت استفاده مجدد: پروفیل‌های سپرکوبی معمولاً قابل استفاده مجدد هستند، که این امر هزینه‌های کاهش می‌دهد.
  5. مناسب برای طول‌های زیاد: سپرکوبی گزینه مناسبی برای اجرای کانال‌ها و سازه‌های با طول زیاد است.
  6. نیاز به نگهداری کم در حضور آب: در مقابل آب، سپرکوبی به دلیل استفاده از مقاطع فولادی یا بتن مسلح، نیاز به نگهداری کمتر دارد.

معایب سپرکوبی عبارت‌اند از:

  1. نیاز به تجهیزات مخصوص: اجرای سپرکوبی نیاز به تجهیزات خاصی مانند کوبشگرها و دستگاه‌های جانمایی دارد.
  2. نیاز به نیروی کار ماهر: برای اجرای صحیح سپرکوبی، نیاز به نیروی کار ماهر و آشنا با روش‌ها و تکنیک‌های اجرایی آن است.
  3. محدودیت در عرض‌های زیاد: در صورتی که عرض گود بسیار بزرگ باشد، سپرکوبی ممکن است مناسب نباشد و روش‌های دیگری مانند پی‌دیواری استفاده شود.
  4. دشواری جانمایی در محیط‌های سنگی یا دارای بولدر: در صورت وجود سنگهای بزرگ یا بولدرها در خاک، جانمایی پروفیل‌های سپرکوبی ممکن است دشوار باشد.
  5. آلودگی صوتی: استفاده از چکش‌های لرزشی در سپرکوبی ممکن است آلودگی صوتی ایجاد کند.
  6. هزینه‌بر بودن برداشتن پروفیل‌ها: در صورت استفاده از پروفیل‌ها به عنوان سازه‌های نگهبان غیردائمی، هزینه‌های برداشتن و حذف آن‌ها ایجاد می‌شود.

6. برچیدن سازه نگهبان

اما چه موقع می‌توان سازه نگهبان را از بنای اصلی جدا کرد؟ وقتی که بخشی از بنای در دست‌ساخت (مثلاً دیوار حائل یا بخشی از قاب ساختمان)، کامل شده باشد و بتوان مطمئن شد که این قسمت ‌می‌تواند رانش خاک را تحمل کند. البته دقت کنید که در هنگام طراحی باید تمام این موارد را در نظر گرفت و چنانچه قصد جایگزینی قسمتی از ساختمان با سازه جانبی را دارید، می‌بایست قاب‌ها را بادقت بالا برای تحمل بارهای مذکور طراحی و اجرا کنید.

  1. سازه نگهبان را زمانی می‌توان برچید که بخشی از سازه در دست احداث که بتواند رانش خاک را تحمل نماید ساخته شده باشد.
  2. این سازه می‌تواند دیوار حایل سازه و یا تمام یا بخشی از قاب ساختمان باشد.
  3. درصورتی‌که قرار باشد تمام یا بخشی از قاب ساختمان در دست احداث جایگزین سازه نگهبان بشود، باید در هنگام طراحی ساختمان این امر را مدنظر قرارداده و قاب را برای بارهای مزبور نیز طراحی کنیم.
  4. مهندسان ناظر و مجری باید قبل از هرگونه کاری در جهت ساختمان‌سازی اطلاعات کافی در مورد شناسایی خاک منطقه و محل داشته باشند.
  5. اگر منطقه محل خاکریزهای دستی و ضایعات بوده عملیات خاک‌برداری باید تدریجی و با مهارکردن کامل دیوارهای جانبی گودال انجام شود.
  6. اگر گودبرداری دارای عمقی بیش از سه متر باشد باید قبل از خاک‌برداری محل ستون‌ها گودبرداری شود و با اجرای ستون‌ها و مهار آنها به یکدیگر از ریزش و رانش خاک‌های سست جلوگیری کرد.
  7. هنگام حفر چاهک برای ستون‌ها و اجرای ستون‌ها باید چاهک کاملاً طوقه‌چینی و مهار شود کارگر یا کارگران در اثر ریزش خاک مدفون نشوند.
  8. در مناطقی که ساختمان‌های قدیمی تخریب و به‌جای آنها قرار است ساختمان جدید ساخته شود مهندسان ناظر و مجری باید مقاومت ایستایی ساختمان‌های هم‌جوار را نیز بررسی نمایند و چنانچه احتمال داده شود که در اثر گودبرداری ساختمان مجاور دچار حادثه می‌شود باید به اقدامات ایمنی کامل متوسل شد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

جهت آشنایی کامل با “انواع سازه نگهبان در گودبرداری” به پکیج “جزوات کاربردی” در بخش گنجینه فایل وب‌سایت مراجعه فرمایید

اشتراک‌گزاری در شبکه‌های اجتماعی

دیدگاه خود را بنویسید

دوره جامع متره و برآورد پروژه

آخرین مقالات:

  • مصالح پای کار و نحوه محاسبه آن طبق فهرست‌بها

  • بررسی کامل دستورالعمل تجهیز و برچیدن کارگاه

آخرین فایل‌های گنجینه فایل:

  • ضوابط کاربردی نظام فنی و اجرایی

  • فایل‌های کاربردی دفتر فنی

آخرین فایل‌های هایپر فایل:

  • جزوه مبحث دهم (ویژه آزمون‌های نظارت و اجرا)

  • جزوه تکنولوژی بتن